当期目录

2015年 第33卷 第1期    刊出日期：2015-01-30

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信号与信息处理

不同类型遥感传感器对地覆盖区域仿真与计算

巫兆聪1， 杨帆1， 王楠1， 巫远1， 朱卓娃2

2015, 33(1):  1-8.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2015.01.001

摘要 ( 1364 )   PDF (5219KB) ( 1317 )  

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分析了遥感传感器对地覆盖的几何特性，将常见的遥感传感器按照成像覆盖模式分为球冠面圆形覆盖和球面四边形覆盖，推导了两类覆盖模式的投影几何，建立了星下点和侧摆两种成像方式下的对地覆盖区域仿真计算模型. 基于覆盖区域仿真模型和星地空间基准的转换关系，设计了通用于常见遥感传感器的对地覆盖区域仿真算法流程，以实际的卫星平台、传感器和轨道参数实验验证了该仿真算法的有效性.

几何特征表达及基于几何特征的建筑物提取

朱俊杰1,2，范湘涛1,2，杜小平1,2

2015, 33(1):  9-20.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2015.01.002

摘要 ( 1172 )   PDF (16252KB) ( 400 )  

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通过分析高分辨率遥感图像中建筑物光谱特征存在严重的“同物异谱”和“同谱异物”等情况，发现建筑物的几何特征比其光谱特征更加典型. 在总结了建筑物的一些典型几何特征之后，进行了基于几何特征(面积特征、矩形拟合度特征、长宽比特征、走向特征)的建筑物提取实验，发现利用几何特征能够比较有效地提取到建筑物. 由于图像分割离不开光谱特征，即建筑物几何特征的计算受到其光谱特征的影响，依据几何特征的建筑物提取结果不是非常令人满意的. 高度特征是建筑物最典型的几何特征之一，因此将高度特征引入到图像分割和建筑物提取过程是提高建筑物提取精度的新方向.

基于Shearlet 变换和Krawtchouk 矩不变量的河流SAR 图像分割

吴诗婳1， 吴一全1,2,3,4,5， 周建江1， 孟天亮1， 戴一冕1

2015, 33(1):  21-31.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2015.01.003

摘要 ( 1823 )   PDF (2316KB) ( 702 )  

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合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像分割是河流检测与识别的关键步骤，为了进一步提高河流SAR图像分割的准确性，提出一种基于Shearlet变换、Krawtchouk矩不变量及模糊局部信息C 均值聚类的河流SAR 图像分割方法. 首先，对河流SAR图像进行Shearlet 分解，提取其纹理特征，构成特征向量的前半部分；然后，计算河流SAR 图像的Krawtchouk 矩不变量，作为其形状特征，构成特征向量的后半部分；最后，利用模糊局部信息C 均值算法依照上述特征向量进行聚类，由此得到河流SAR 图像分割结果. 大量实验结果表明，与近年来提出的脉冲耦合神经网络结合最大方差比准则分割法、Gabor 小波变换结合模糊C 均值聚类分割法、FLICM 聚类分割法相比，所提出的方法在主观视觉效果以及客观定量评价指标误分割率上均有明显优势，且分割河流SAR 图像更加准确.

一种改进的强跟踪滤波算法

钱华明1， 葛磊1,2， 黄蔚1

2015, 33(1):  32-40.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2015.01.004

摘要 ( 1368 )   PDF (3119KB) ( 941 )  

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强跟踪滤波算法由于对判断滤波发散的阈值设置较小，以较大概率产生渐消因子而导致对滤波增益过调节，最终对状态估计不够平滑. 在分析强跟踪滤波算法运行机理的基础上，提出了一种改进的强跟踪滤波算法. 通过适当提高判断滤波发散的阈值，有效降低了误判滤波发散的概率，并能针对不同维数量测方程确定不同的弱化因子，避免了凭经验加入弱化因子解决这一问题的缺陷. 数值仿真结果表明：改进的强跟踪滤波算法对系统状态突变不但具有较强的鲁棒性，而且能有效保持滤波精度和对状态估计的平滑性，从而验证了该算法的可行性和有效性.

探地雷达波振幅与土壤含水量关系的数值模拟

李蕙君1,2,3， 钟若飞1,2,3

2015, 33(1):  41-49.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2015.01.005

摘要 ( 1510 )  

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通过建立探地雷达波振幅与土壤介电常数之间的定量关系可反演土壤含水量. 在采用时间域有限差分法建立土壤分层模型的基础上，模拟探地雷达电磁波在均匀分层土壤介质中的传播特性，分析土壤介电常数与雷达回波振幅之间的变化规律，证实了回波振幅随着介电常数的增大而减小，总结出介电常数与振幅之间的幂函数关系式. 最后通过室内土壤模型对此关系式进行了验证，结果表明由此关系式反演出的土壤含水量值与土壤三参数仪测定的含水量值相一致.

按需发送的加密图像中的可逆信息隐藏

韩喜玉，钱振兴，张新鹏，姜飞

2015, 33(1):  50-58.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2015.01.006

摘要 ( 1810 )   PDF (5246KB) ( 1351 )  

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提出了一种新的加密图像中的可逆信息隐藏算法. 发送方对图像进行下采样并计算残差，得到子图像和残差两部分数据，再使用加密密钥对两部分数据分别进行加密后发送给服务器端. 服务器端对残差部分的加密数据进行算术编码，产生冗余空间并使用嵌入密钥隐藏额外数据. 接收端根据持有密钥的情况，从服务器端获取不同的数据版本. 与以往方法相比，所提出的按需传输数据的新机制可有效减少服务器传送的数据量，且在图像可无损恢复的前提下大大提高了数据嵌入率.

19982012 年艾比湖流域NDVI 变化及其气候因子驱动分析

王二丽，周军其

2015, 33(1):  59-69.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2015.01.007

摘要 ( 1462 )   PDF (15823KB) ( 428 )  

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为探究艾比湖流域气候变化对植被覆盖的影响，基于19982012 年艾比湖流域SPOT VEGETATION 数据集，运用最大化合成法及一元线性回归研究其间15 年来流域内归一化差分植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)的变化趋势及空间布局，并结合该地区同期降水量和温度数据，利用偏相关分析和复相关分析对研究区域植被覆盖变化的气候驱动力进行了分析与探讨. 结果表明，流域内NDVI 在15 年间显著性增长，植被呈现出较好的发展趋势，自然因素中降水量对植被的影响在力度和范围上均大于温度对植被的影响. 流域内植被覆盖变化主要以非气候因子驱动型为主，所占比例为88.9%，基本覆盖整个流域，而受气候影响的区域占整个流域面积的11.1%，主要呈片状分布于流域东部.

基于URQ模型的I帧码率控制

王朋，倪翠，张广渊，李克峰

2015, 33(1):  70-78.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2015.01.008

摘要 ( 1537 )   PDF (14601KB) ( 473 )  

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当目标码率较低时，在编码视频序列中周期性地插入I帧，会导致重建视频播放时出现“闪烁”现象. 为提高I帧重建质量，抑制“闪烁”，提出了一种基于URQ模型的I帧码率控制算法. 首先根据图像的运动趋势和复杂度将I帧划分为运动区域、图像复杂区域和平坦区域；然后依据人眼视觉系统对不同区域“闪烁”的敏感性，为视觉敏感区域分配更多的码率，其他区域分配较少码率；最后，利用URQ模型计算编码所需的量化参数值，实现对I帧的码率控制. 实验结果表明，所提算法能够在保证码率控制精度的前提下，有效抑制由于周期性插入I帧导致的视频“闪烁”现象，提高重建视频的整体主客观质量.

对偶四元数遥感影像区域网平差精度分析

肖晖1,2，费利佳3

2015, 33(1):  79-86.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2015.01.009

摘要 ( 1279 )   PDF (4465KB) ( 1043 )  

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根据几何代数理论，提出对偶四元数区域网平差方法，采用对偶四元数描述区域网像坐标系间的旋转和平移，对严格共线条件方程进行线性化，按照带有约束条件的间接平差进行迭代解算. 对偶四元数区域网平差模型法方程式的结构完全类似于传统方法，所需计算机内存单位由于边宽的增加而略有增加. 实验结果表明，对偶四元数区域网平差在影像的4个定点与中心布置控制点，能达到较高的测量精度.

利用通道间相关性的CFA图像盲取证

张晓琳，方针，张新鹏

2015, 33(1):  87-94.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2015.01.010

摘要 ( 1321 )   PDF (6270KB) ( 815 )  

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数码相机大多采用单传感器通过颜色滤波阵列（color filter array, CFA）插值获取彩色图像. 为此, 利用通道间CFA 插值引入的频谱相关性鉴别图像真实性. 分析插值图像与自然图像的频谱差异，基于绿-红分量频谱差的高频区域提取取证特征；对待鉴定图像重新插值，根据重插值前后的取证特征变化检测图像篡改. 实验结果表明，该方法可以定位图像篡改且对JPEG 压缩有较强的鲁棒性.

RESEARCHNOTES

基于色度直方图的颜色聚类算法

喻钧1, 刘飞鸿1, 王占峰2, 杨俊娜1

2015, 33(1):  95-104.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2015.01.011

摘要 ( 1759 )   PDF (9315KB) ( 1308 )  

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提取目标背景的主色是迷彩设计中的重要步骤，通常采用的颜色聚类算法具有监督性的缺陷. 为此，提出一种基于色度直方图的、无监督的颜色聚类算法. 该算法采用CIE 1931色度系统建立色度直方图，根据像素点在该坐标系的分布规律自动生成聚类中心. 逐一计算像素点与各聚类中心的色度的欧氏距离，将像素点与最近的聚类中心归于一类. 实验结果表明，采用该聚类算法能够准确提取主色，自动分割彩色图像，且比普通聚类算法的时间效率更优.